[發明專利]一種直流供電系統二階慣性抗擾動控制方法

有效

• 申請號: 201910520557.0
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110571784B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 羅安;劉思怡;周樂明;吳亞楠;何志興;袁藝嘉;姜捷;韓叢達;熊昊哲;魏文力;陳曉剛
• 申請（專利權）人: 湖南大學;全球能源互聯網研究院有限公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: H02J1/02
• 分類號: H02J1/02;H02J3/36
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;王娟

本發明公開了一種直流供電系統二階慣性抗擾動控制方法，通過類比交流供電系統中虛擬同步發電機的頻率—有功控制策略，推理并提出帶有二階慣性的直流供電系統電壓—電流控制方法。在新能源側或電網側的傳輸功率發生突變時，本發明方法相較于原有直流供電系統電壓—電流控制策略，能夠較大程度上衰減直流側電流擾動量，從而抑制直流母線電壓波動。通過分析直流母線電壓擾動量與DC/AC變換器的直流側電流擾動量之間閉環傳遞函數的階躍響應，可確定使直流供電系統穩定運行且具備較大慣性的最優化二階慣性控制系數取值。本發明所提二階慣性抗擾動控制方法，能有效提高直流供電系統的抗擾性，在大擾動工況下具備更強的二階慣性以平抑直流母線電壓波動。

技術領域

本發明涉及直流供電系統領域，特別是一種直流供電系統二階慣性抗擾動 控制方法。

背景技術

隨著化石能源的不斷衰竭和電力電子技術的快速發展，由風電、光伏、燃料 電池等分布式電源構成的直流供電系統受到廣泛重視。但直流供電系統本身為小 慣性系統，負荷投切、分布式電源輸出功率突變等問題會導致直流母線電壓有大 幅波動，影響直流供電系統的安全穩定運行。直流母線電壓穩定性是決定電壓敏 感性負荷與并網變換器工作性能的關鍵，因此增強直流供電系統虛擬慣性以平抑 直流母線電壓波動具有重大意義。現有文獻對直流供電系統虛擬慣性研究較少， 且存在引入高通濾波器造成高頻干擾、諧波危害等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種直流供電系 統二階慣性抗擾動控制方法，增強直流供電系統的慣性，平抑直流母線電壓波動。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種直流供電系統二階 慣性抗擾動控制方法，包括以下步驟：

1)分別對直流母線輸出電壓瞬時值u_dc、DC/AC變換器的直流側電流瞬時 值i_dc以及其交流側電流瞬時值i_o進行采樣；

2)利用交流供電系統中虛擬同步發電機的頻率—有功控制方程，提出帶有 二階虛擬慣性的直流供電系統的電壓—電流慣性控制方程：

其中，I_set為直流供電系統的電流額定值，D為電壓—電流控制系 數，U_dcN為直流母線電壓額定值，C_vir為虛擬電容值；

3)利用所述電壓—電流慣性控制方程得到DC/AC變換器的電壓外環控制 指令值

其中，s為拉普拉斯變換中的復變量；

4)將直流側電壓瞬時值u_dc與其電壓指令值作差，其差值經電壓外環調 節器G_{PI_v}(s)可得到DC/AC變換器交流側電流指令值i_{o_ref}；

5)將DC/AC變換器交流側電流指令值i_{o_ref}與交流側電流瞬時值i_o作差， 其差值經電流內環調節器G_{PI_v}(s)得到調制信號來驅動DC/AC變換器工 作。

所提出二階慣性方法中，虛擬電容值C_vir的取值方法如下：作出在不同C_vir取值下的系統階躍響應曲線，分析在直流側電流擾動量Δi_dc(s)為1的情況下，直 流母線電壓擾動量的響應曲線，得到C_vir≥4mF。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發明所提出的直流供電系 統二階虛擬慣性控制方法增強了直流供電系統的慣性，在大擾動工況下能夠有效 平抑直流母線電壓的波動。

附圖說明

圖1為直流供電系統結構示意圖；